数字电子四色花样彩灯控制器课程设计
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由公式计算得：T=14.42S
电路图如图所示:
4.3彩灯开关电路
要实现彩灯四花样的自动转换，就要使四选一数据选择器74LS153循环地输出Z1、Z2、Z3、Z4。使双D触发器的输出端接数据选择器的两个地址输入端，双D触发器能产生00、01、10、11这四钟循环的状态，从而使选择器循环的选择一种码输出，实现彩灯的四花样循环。
(1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动
(2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动
(3) 四亮四灭，从左向右移动
(4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭
(5) 四种花样自动变换
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：
1、课程设计说明书(论文)
2、电路的计算机仿真（EWB等，仿真时可用仿真工具中的信号源）
开关电路图如图所示：
令Q1Q2=AB，74LS153数据选择器的功能表如表所示：
B(Q2)
A(Q1)
0
0
Z1
1
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Z2
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Z3
1
1
Z4
由表可知，数据选择器的地址输入端A、B循环转变，输出端1Y循环选择四种码Z1、Z2、Z3、Z4输出，使彩灯的四花样自动循环改变。
4.4，花样输出电路
输出电路由八位移位寄存器74LS163八个彩灯和八个驱动电阻构成。寄存器的数据输入端接收开关电路输出的四种码，这四种码在移位寄存器的八位并行输出端从QA向QH移动，输出四种彩灯花样。
当输入移位寄存器数据输入端的码为10000000时，清零后在移位脉冲CLK作用下，寄存器数码移动情况如表所示，
CLK
Ri
QA
QB
QC
QD
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0
(3) 四亮四灭，从左向右移动
(4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭
(5) 四种花样自动变换
〈二〉，系统组成及工作原理
2.1，工作原理分析
从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器，另一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的电阻可以改变震荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。
多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输出的计数脉冲经双D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号，对应从十六计数器输送到数据选择器的QA，QB，QC，QD，四个分频信号，其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。当双D触发器输出为“00”时，数据选择器输出10000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样一；为“10”时，数据选择器输出11000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样二；为“01”时数据选择器输出11110000序列脉冲，为八分频信号，实现花样三；为“11”时数据选择器输出1111111100000000序列脉冲，为十六分频信号，实现花样四，调节开关电路的CP脉冲产生电路的电阻，可以改变开关的切换时间用以选择每种花样出现时间的长短。
加强学生对数字电子技术专业知识的理解和掌握，训练并提高其在理论计算、电路设计、资料文献查阅、运用相关标准与规范、电路仿真等方面的能力；为毕业设计（论文）奠定良好的基础。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
设计一个四花样自动切换的彩灯控制器。八个一组的彩灯按多种不同的方式显示，组成不同的视觉效果。要求实现：
要用两个555产生两个时钟脉冲,一个控制74LS161模十六计数器和八位移位寄存器,要能看到彩灯的流动,其周期设为1秒左右,电阻值和电容值可设为：
R1=1KΩ，R2=51KΩ，C=0.01μF
由公式计算得：T=0.721S
另一个555产生的矩形脉冲控制彩灯的自动转换,其周期设为模十六计数器的20倍,改变R1、R2的阻值即可，可设为：R1=1KΩ，R2=1MΩ，C=0.01μF
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分析得：Z1=Q2’Q1’Q0’，Z2=Q2’Q1’，Z3=Q2’，Z4=Q3’。
所以四种码产生电路如图所示：
4.2时钟脉冲产生电路
用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为：T=0.7(R1+2R2)C
由两个555构成两个时钟电路，由模十六计数器和组合逻辑门构成四种码产生电路，由双D触发器和数据选择器构成开关电路，由移位寄存器和八个彩灯构成输出电路，一个时钟控制模十六计数器和移位寄存器，另一个时钟控制双D触发器。
〈三〉，电路方案设计
本电路图可分为四种码产生电路、开关电路、输出电路和时钟电路这四个模块。四种码产生电路由模十六计数器和组合逻辑门构成，开关电路由双D触发器和数据选择器构成，输出电路由移位寄存器和彩灯构成，时钟电路由两个555构成。
Q1*
Q0*
Z1
Z2
Z3
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数据选择器
74ls153
1
移位器
74ls164
1
与门
74ls08
2
非门
74ls04
4
D触发器
74ls74
2
555定时器
Lm555cm
2
电容
0.01uf
2
10uf
2
电阻
51KΩ
1
1KΩ
2
1MΩ
1
510Ω
8
发光二极管
8
数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移位寄存器的八位并行输出端从Q0到Q7的顺序移动，移动的八位控制信号直接控制发光二极管的亮灭，就出现了八路四花样自动循环切换的流水彩灯。
2.2，系统组成框图
把四花样彩灯设计分为几个独立的功能模块进行设计,每一个模块完成特定的功能,再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可由四个模块组成，它们分别是：四种码产生电路、开关电路、数据输出、时钟电路 ：
仿真过程，结论
元器件列表
收获体会及改进方向
6．工作计划及进度：
12月25日-12月30日 检索文献、学习仿真软件的使用方法
12月31日-01月05日 设计电路、电路仿真
01月06日-12月09日 撰写说明书
01月10日答辩、评定成绩
7、成绩组成及考核标准：
成绩分优、良、中、及格和不及格五等。
考核标准包括：
课程设计任务书
学年第学期
学 院：
信息工程
专 业：
通信工程
学 生 姓 名：
学 号：
课程设计题目：
多功能彩灯控制器设计
起 迄 日 期:
2013年12月25日-2014年01月8日
课程设计地点:
信息工程学院
指 导 教 师:
系主任：
邬春明
下达任务书日期:2013年12月15日
课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
0
0
0
0
0
1
由表可看出，输入码中的那位高电平“1”从寄存器的输出端QA经八个移位脉冲CP作用后逐渐到了QH，使输出端所连接的彩灯依次点亮，实现了彩灯依次点亮的花样。当输入另外的三种码时，寄存器的数码移动原理相似，所以就不一一介绍了。
〈五〉附录：
元器件列表
种类
元件
数量
备注
十六进制计数器
74ls161
1
报告格式10分；内容10分；仿真30分；学习态度10分；答辩40分。
系主任审查意见：
签字：
年月日
课程设计说明书
〈一〉，设计内容及要求
设计一个四花样自动切换的彩灯控制器。八个一组的彩灯按多种不同的方式显示，组成不同的视觉效果。要求实现：
(1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动
(2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动
2
彩灯两亮两灭，从左向右移动
8
11000000
3
四亮四灭，从左向右移动
8
11110000
4
从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭
16
1111111100000000
要产生这四种码，可由十六进制计数器接组合逻辑门产生，十六进制计数器的真值表如表所示
计数器真值表
原状态
次态
输出
Q3
Q2
Q1
Q0
Q3*
Q2*
通过改变多谐振荡器的电阻可改变彩灯流动的速度和各花样持续的时间，实现了彩灯花样的动态变化，增强了控制器的灵活性。
〈四〉，电路元件设计与计算
根据彩灯要实现的四花样,可确定移位寄存器输出的二进制码,即四种码产生电路要产生的码，如表所示：
花样
状态要求
周期（位）
码
1
彩灯一亮一灭,从左向右移动
8
10000000
3、答辩
4．主要参考文献：
[1]周常森. 电子电路计算机仿真技术.山东科技出版社，2006.02
[2]
[3]
[4]
[5]
5．设计成果形式及要求：
1、用制图软件画出整体的电路图。
2、用EWB等仿真软件进行功能仿真。
3、撰写课程设计说明书，要求
课题名称
设计任务及要求
方案选择及论证
附图（包括框图，单元电路，总电路及说明）
电路图如图所示:
4.3彩灯开关电路
要实现彩灯四花样的自动转换，就要使四选一数据选择器74LS153循环地输出Z1、Z2、Z3、Z4。使双D触发器的输出端接数据选择器的两个地址输入端，双D触发器能产生00、01、10、11这四钟循环的状态，从而使选择器循环的选择一种码输出，实现彩灯的四花样循环。
(1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动
(2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动
(3) 四亮四灭，从左向右移动
(4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭
(5) 四种花样自动变换
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：
1、课程设计说明书(论文)
2、电路的计算机仿真（EWB等，仿真时可用仿真工具中的信号源）
开关电路图如图所示：
令Q1Q2=AB，74LS153数据选择器的功能表如表所示：
B(Q2)
A(Q1)
0
0
Z1
1
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Z2
0
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Z3
1
1
Z4
由表可知，数据选择器的地址输入端A、B循环转变，输出端1Y循环选择四种码Z1、Z2、Z3、Z4输出，使彩灯的四花样自动循环改变。
4.4，花样输出电路
输出电路由八位移位寄存器74LS163八个彩灯和八个驱动电阻构成。寄存器的数据输入端接收开关电路输出的四种码，这四种码在移位寄存器的八位并行输出端从QA向QH移动，输出四种彩灯花样。
当输入移位寄存器数据输入端的码为10000000时，清零后在移位脉冲CLK作用下，寄存器数码移动情况如表所示，
CLK
Ri
QA
QB
QC
QD
QE
QF
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(3) 四亮四灭，从左向右移动
(4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭
(5) 四种花样自动变换
〈二〉，系统组成及工作原理
2.1，工作原理分析
从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器，另一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的电阻可以改变震荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。
多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输出的计数脉冲经双D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号，对应从十六计数器输送到数据选择器的QA，QB，QC，QD，四个分频信号，其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。当双D触发器输出为“00”时，数据选择器输出10000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样一；为“10”时，数据选择器输出11000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样二；为“01”时数据选择器输出11110000序列脉冲，为八分频信号，实现花样三；为“11”时数据选择器输出1111111100000000序列脉冲，为十六分频信号，实现花样四，调节开关电路的CP脉冲产生电路的电阻，可以改变开关的切换时间用以选择每种花样出现时间的长短。
加强学生对数字电子技术专业知识的理解和掌握，训练并提高其在理论计算、电路设计、资料文献查阅、运用相关标准与规范、电路仿真等方面的能力；为毕业设计（论文）奠定良好的基础。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
设计一个四花样自动切换的彩灯控制器。八个一组的彩灯按多种不同的方式显示，组成不同的视觉效果。要求实现：
要用两个555产生两个时钟脉冲,一个控制74LS161模十六计数器和八位移位寄存器,要能看到彩灯的流动,其周期设为1秒左右,电阻值和电容值可设为：
R1=1KΩ，R2=51KΩ，C=0.01μF
由公式计算得：T=0.721S
另一个555产生的矩形脉冲控制彩灯的自动转换,其周期设为模十六计数器的20倍,改变R1、R2的阻值即可，可设为：R1=1KΩ，R2=1MΩ，C=0.01μF
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分析得：Z1=Q2’Q1’Q0’，Z2=Q2’Q1’，Z3=Q2’，Z4=Q3’。
所以四种码产生电路如图所示：
4.2时钟脉冲产生电路
用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为：T=0.7(R1+2R2)C
由两个555构成两个时钟电路，由模十六计数器和组合逻辑门构成四种码产生电路，由双D触发器和数据选择器构成开关电路，由移位寄存器和八个彩灯构成输出电路，一个时钟控制模十六计数器和移位寄存器，另一个时钟控制双D触发器。
〈三〉，电路方案设计
本电路图可分为四种码产生电路、开关电路、输出电路和时钟电路这四个模块。四种码产生电路由模十六计数器和组合逻辑门构成，开关电路由双D触发器和数据选择器构成，输出电路由移位寄存器和彩灯构成，时钟电路由两个555构成。
Q1*
Q0*
Z1
Z2
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数据选择器
74ls153
1
移位器
74ls164
1
与门
74ls08
2
非门
74ls04
4
D触发器
74ls74
2
555定时器
Lm555cm
2
电容
0.01uf
2
10uf
2
电阻
51KΩ
1
1KΩ
2
1MΩ
1
510Ω
8
发光二极管
8
数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移位寄存器的八位并行输出端从Q0到Q7的顺序移动，移动的八位控制信号直接控制发光二极管的亮灭，就出现了八路四花样自动循环切换的流水彩灯。
2.2，系统组成框图
把四花样彩灯设计分为几个独立的功能模块进行设计,每一个模块完成特定的功能,再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可由四个模块组成，它们分别是：四种码产生电路、开关电路、数据输出、时钟电路 ：
仿真过程，结论
元器件列表
收获体会及改进方向
6．工作计划及进度：
12月25日-12月30日 检索文献、学习仿真软件的使用方法
12月31日-01月05日 设计电路、电路仿真
01月06日-12月09日 撰写说明书
01月10日答辩、评定成绩
7、成绩组成及考核标准：
成绩分优、良、中、及格和不及格五等。
考核标准包括：
课程设计任务书
学年第学期
学 院：
信息工程
专 业：
通信工程
学 生 姓 名：
学 号：
课程设计题目：
多功能彩灯控制器设计
起 迄 日 期:
2013年12月25日-2014年01月8日
课程设计地点:
信息工程学院
指 导 教 师:
系主任：
邬春明
下达任务书日期:2013年12月15日
课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
0
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1
由表可看出，输入码中的那位高电平“1”从寄存器的输出端QA经八个移位脉冲CP作用后逐渐到了QH，使输出端所连接的彩灯依次点亮，实现了彩灯依次点亮的花样。当输入另外的三种码时，寄存器的数码移动原理相似，所以就不一一介绍了。
〈五〉附录：
元器件列表
种类
元件
数量
备注
十六进制计数器
74ls161
1
报告格式10分；内容10分；仿真30分；学习态度10分；答辩40分。
系主任审查意见：
签字：
年月日
课程设计说明书
〈一〉，设计内容及要求
设计一个四花样自动切换的彩灯控制器。八个一组的彩灯按多种不同的方式显示，组成不同的视觉效果。要求实现：
(1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动
(2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动
2
彩灯两亮两灭，从左向右移动
8
11000000
3
四亮四灭，从左向右移动
8
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从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭
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要产生这四种码，可由十六进制计数器接组合逻辑门产生，十六进制计数器的真值表如表所示
计数器真值表
原状态
次态
输出
Q3
Q2
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Q0
Q3*
Q2*
通过改变多谐振荡器的电阻可改变彩灯流动的速度和各花样持续的时间，实现了彩灯花样的动态变化，增强了控制器的灵活性。
〈四〉，电路元件设计与计算
根据彩灯要实现的四花样,可确定移位寄存器输出的二进制码,即四种码产生电路要产生的码，如表所示：
花样
状态要求
周期（位）
码
1
彩灯一亮一灭,从左向右移动
8
10000000
3、答辩
4．主要参考文献：
[1]周常森. 电子电路计算机仿真技术.山东科技出版社，2006.02
[2]
[3]
[4]
[5]
5．设计成果形式及要求：
1、用制图软件画出整体的电路图。
2、用EWB等仿真软件进行功能仿真。
3、撰写课程设计说明书，要求
课题名称
设计任务及要求
方案选择及论证
附图（包括框图，单元电路，总电路及说明）